Biogas upgrading via water scrubbing : analisi sperimentale, modellazione e ottimizzazione economica

I due maggiori obiettivi che si prefigge la Comunità Europea per i prossimi anni, sono la limitazione della dipendenza da fonti fossili e la riduzione dell’effetto serra. Il biogas prodotto dalla digestione anaerobica di biomasse e il successivo upgrading a biometano, costituiscono un’interessante opzione per il loro raggiungimento. Questo elaborato di tesi si sviluppa all’interno del progetto BIOREFILL (BIOREFinery Integrated Lombardy Labs), finanziato da Regione Lombardia e Fondazione CARIPLO. Dopo una breve panoramica sul layout degli impianti di biogas, l’attenzione si è spostata sulla descrizione dell’impianto di upgrading sperimentale. Sono state effettuate diverse prove, per valutare l’effetto sull’ efficienza di assorbimento di parametri come portate gassose e liquide, temperatura e composizione del biogas alimentato. Ultimate le prove sperimentali, si è passati alla modellazione del processo di upgrading, utilizzando il simulatore commerciale SimSci PROII. È stato dimostrato il carattere predittivo del modello sviluppato, che replica in modo soddisfacente i risultati sperimentali. Il lavoro si è poi concentrato sull’ottimizzazione economica dell’impianto, al fine di valutare la pressione e la portata di fluido in grado di massimizzare i guadagni a 5 anni. Dopo aver dimostrato l’imprecisione intrinseca dell’ottimizzatore commerciale, si è passati all’ottimizzatore robusto della libreria BzzMath di C++, che fornisce risultati meno dipendenti dai valori di primo tentativo. Per l’impianto considerato, caratterizzato da una portata di biogas di 250 Nm3/h, la configurazione ottimizzata presenta una pressione intorno ai 5.5 bar ed una portata assorbente di 70 m3/h di acqua. Lo studio è poi stato esteso ad impianti di scala differente, valutando gli investimenti in termini di POT, IRR, NPV, ROI. Alla luce degli incentivi, delle funzioni di costo e dei prezzi delle utilities considerati, l’impianto alimentato con 800Nm3/h di biogas sì è rivelato quello economicamente più interessante. La pressione di 5-6 bar è quella ottimale per tutte le scale di impianto, mentre la quantità d’acqua cresce, per garantire la purezza del biometano richiesta, pari a 0,97.